串联谐振是指电路中的电感和电容串联形成谐振电路,谐振电路在Resonant frequency(共振频率)时,电路所通过的电流是最大值。换句话说,当加到串联谐振电路中的信号的频率与该电路的共振频率相等时,电路呈现出最大的阻抗且电流的值最大。
串联谐振电路的最显著特点是它有一个共振频率,称为谐振频率。在此频率点上,电路表现出纯电阻,即在理想情况下,电路消耗的全部功率转化为电荷在电容器和电流在电感器之间不断交换。
在共振频率时,串联谐振电路的阻抗是一个最小值,这意味着电路中电流的流动具有最大的自然值,因为在共振时,电阻所消耗的能量最小,只有电容器和电感器之间的能量转换。在LC共振电路中,电容器的电压和电感器的电流都有相位差,描绘它们之间的相对偏差时,构成的圆形称为“谐振圆”。在共振频率时,LC电路的谐振圆的峰值将与电容器中的电压和电感器中的电流同步。
与振荡器和耦合电缆等电路一样,串联谐振电路的性能可以通过其带宽参数进行界定。在一个理想的共振电路中,带宽等于共振频率除以谐振电路的品质因数Q.
品质因数Q是一个无量纲指标,表示了谐振电路的品质因素,它是正比于能存储在谐振电路中的总能量,而反比于电路电阻的,其他因素不影响Q值。较高的Q值用于滤波器和射频电路中,特别是在需要与更高频率的电路部件衔接时。
串联谐振电路的幅频响应是一个上升的正弦曲线。随着输入频率从0开始,输出电压从非常小的值慢慢升高,直到达到谐振频率时达到一个峰值。在共振频率之后,输出电压由于电容器和电感器之间的相位偏差而下降。
在理想情况下,共振时所显示的质量因素Q可以保证输入信号与输出端之间巨大的电压收益。在实际电路中,由于电感器和电容器都会在带宽之外失去响应,所以输出电压收益也将下降。